Titel

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Systems

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Systems unter Verwendung einer Booster-Vorrichtung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.

Stand der Technik

Bei elektrischen Systemen kann es bei kurzzeitig zu versorgenden, großen Lasten zu Spannungseinbrüchen kommen. So bricht beispielsweise bei einem Startvorgang einer Brennkraftmaschine in der Regel die Bordnetzspannung ein, da der Starter eine verhältnismäßig große Last darstellt, insbesondere beim Anlaufen. Um benötigte Systemfunktionen dennoch aufrechtzuerhalten, können sog. Booster bzw. Booster-Vorrichtungen verwendet werden, die beispielsweise einen Kondensator aufweisen. Diese können dann vor dem Startvorgang aufgeladen werden, so dass während des Startvorgangs ausreichend Energie zur Verfügung steht, um benötigte Systemfunktionen aufrecht zu erhalten.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Systems sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines elektrischen Systems unter Verwendung einer Booster-Vorrichtung in einer Spannungsversor- gungseinheit. Eine solche Booster-Vorrichtung kann, wie erwähnt, beispielsweise einen Kondensator (oder auch mehrere) aufweisen, die entsprechend aufgeladen werden können, um dann während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine entsprechend Energie bereitzustellen. Eine solche Booster-Vorrichtung ist dabei in einer Spannungsversorgungseinheit, beispielsweise einem entsprechenden

ASIC vorgesehen, welcher wiederum beispielsweise direkt in einer ausführenden Recheneinheit vorgesehen sein kann. Es wird nun wenigstens ein an der Spannungsversorgungseinheit, insbesondere einem ASIC, angebundener und von dieser mit Energie versorgter Verbraucher, der während der Verwendung der Booster-Vorrichtung abgeschaltet sein soll, in einem Rechenregister der Spannungsversorgungseinheit (z.B. durch einen Wert (z.B. Bit)) gekennzeichnet, und in Abhängigkeit von einem Beginn der Verwendung der Booster-Vorrichtung wird der wenigstens eine in dem Rechenregister gekennzeichnete Verbraucher abgeschaltet und das elektrische System wird unter Verwendung der Booster- Vorrichtung gestartet. Als Register oder genauer Rechenregister werden in der

Digital- oder Computertechnik Speicherbereiche bezeichnet, die innerhalb eines Prozessorkerns unmittelbar mit der eigentlichen Recheneinheit (ALU) verbunden sind und die ebenso unmittelbar Operanden und Ergebnisse aller Berechnungen aufnehmen.

Die Erfindung macht sich zunutze, dass durch die Verwendung eines solchen Registers, in dem Verbraucher, die während des Betriebs des elektrischen Systems, beispielsweise aufgrund eines situationsbedingt und/oder fehlerbedingt zu erwartenden Spannungseinbruchs, nicht in Betrieb sein müssen bzw. nicht ein- geschaltet sein müssen, gekennzeichnet sind, eine Abschaltung der Verbraucher direkt bzw. ohne Umweg über einen MikroController und ohne zusätzliche Software möglich ist. Eine Abschaltung von Verbrauchern während des Betriebs wie beispielsweise dem Startvorgang einer Brennkraftmaschine oder einem Betrieb eines Elektrofahrzeugs mit kurzzeitig hoher Last, ist dabei zweckmäßig, da Boos- ter-Vorrichtungen in der Regel nicht genügend Strom bereitstellen können, um während des Startvorgangs alle vorhandenen Verbraucher ausreichend zu versorgen bzw. andernfalls zu teuer wären. Die Abschaltung der Verbraucher kann damit zudem deutlich schneller erfolgen als beispielsweise bei einer Veranlassung durch Software-Befehle während der Verwendung der Booster-Vorrichtung. Damit kann letztendlich eine höhere Anzahl an Verbrauchern für die Dauer der Verwendung der Booster-Vorrichtung abgeschaltet werden. Bei dem Weg über den Mikrocontroller bzw. die Software könnten manche Verbraucher nicht abgeschaltet werden, obwohl sie während des Betriebs bzw. des Startvorgangs abgeschaltet werden dürften bzw. nicht gebraucht werden, da die Zeit zum Abschalten mittels Software-Befehlen nicht ausreicht. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können somit auch kleinere bzw. we- niger leistungsfähige und damit kostengünstigere Booster-Vorrichtungen verwendet werden, da weniger Verbraucher während des Betriebs bzw. des Startvorgangs darüber mit Strom versorgt werden müssen.

Bei dem wenigstens einen Verbraucher kann es sich insbesondere um Sensoren und/oder Aktoren handeln, die an die Spannungsversorgungseinheit angebunden sind, jedoch für den Betrieb bzw. den Startvorgangs, der in der Regel nur wenige Sekunden dauert, nicht benötigt werden. Als Sensoren kommen beispielsweise Drucksensoren, Füllstandsensoren, Drehzahlsensoren, Temperatursensoren o- der dergleichen in Frage. Welche Verbraucher bzw. Sensoren/Aktoren jedoch tatsächlich während der Verwendung der Booster-Vorrichtung abgeschaltet werden sollen oder dürfen kann dabei in der Regel nicht im Voraus festgelegt werden, sondern hängt von der spezifischen Verwendung der Spannungsversorgungseinrichtung, beispielsweise in dem einen oder dem anderen Kraftfahrzeug ab.

Vorzugsweise wird der wenigstens eine Verbraucher vor, bei oder unmittelbar nach dem Beginn der Verwendung der Booster-Vorrichtung abgeschaltet. Hierzu kann ein Befehl oder Signal zum Abschalten beispielsweise mit dem aktuellen Zustand der Booster-Vorrichtung bzw. deren Verwendung verknüpft werden. Damit kann sichergestellt werden, dass die entsprechenden Verbraucher rechtzeitig zur Verwendung der Booster-Vorrichtung abgeschaltet sind und somit, dass ein Spannungseinbruch verhindert wird. Zweckmäßigerweise ist die Spannungsversorgungseinheit intern so konfiguriert, dass während der Verwendung der Booster-Vorrichtung, die im Register gekennzeichneten Verbraucher nicht mit Energie versorgt werden.

Vorteilhafterweise wird der wenigstens eine Verbraucher vor der Verwendung der Booster-Vorrichtung, insbesondere während eines Hochstartens einer ausführenden Recheneinheit, die die Spannungsversorgungseinheit enthält, in dem Register gekennzeichnet. Auf diese Weise kann das Register rechtzeitig konfiguriert werden, sodass bei Bedarf die entsprechenden Verbraucher schnellstmöglich abgeschaltet werden können.

Es ist von Vorteil, wenn die Verwendung der Booster-Vorrichtung mittels eines internen Signals und/oder eines Registerbits und/oder eines Flags in der Spannungsversorgungseinheit bekanntgemacht bzw. signalisiert wird. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, die Abschaltung in die Spannungsversor- gungseinheit einzubinden. Insbesondere sind hierzu keine oder zumindest keine aufwändigen Modifikationen der Spannungsversorgungseinheit nötig.

Es ist auch von Vorteil, wenn die Verwendung der Booster-Vorrichtung mittels eines an die ausführende Spannungsversorgungseinheit geführten Signals signali- siert wird. Dabei kann das Signal zweckmäßigerweise als Spannungssignal, insbesondere an einem Pin, bereitgestellt werden. Damit kann eine möglichst sichere Abschaltung bereitgestellt werden.

Insbesondere kann bei Vorliegen einer der genannten Signalisierungen die Energieversorgung der im Register gekennzeichneten Verbraucher abgeschaltet werden. Es sei angemerkt, dass beide erwähnten Varianten zum Signalisieren der Verwendung der Booster-Vorrichtung, d.h. intern und extern, auch gleichzeitig verwendet werden können, wodurch der Abschaltvorgang noch flexibler gemacht wird..

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät, eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Hierzu weist die Recheneinheit insbesondere auch die erwähnte Spannungsversorgungsein- heit mit der Booster-Vorrichtung auf.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt schematisch eine Recheneinheit, mittels welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform durchführbar ist.

Figur 2 zeigt einen zeitlichen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.

Ausführungsform(en) der Erfindung

In Figur 1 ist schematisch eine als Motorsteuergerät ausgebildete Recheneinheit 100 dargestellt. Das Motorsteuergerät 100 ist zur Steuerung bzw. zum Betrieb einer Brennkraftmaschine 200 als elektrisches System vorgesehen. Das Motorsteuergerät 100 weist einen MikroController 1 10, eine Spannungsver- sorgungseinheit 105 mit einer Booster-Vorrichtung 120 sowie einen Speicher 130 auf. Der reguläre Betrieb des Motorsteuergeräts 100 wird dabei über den Mikro- controller 1 10 gewährleistet.

Weiterhin sind beispielhaft drei Verbraucher 210, 21 1 und 212 vorgesehen, die an das Motorsteuergerät 100 und dort an die Spannungsversorgungseinheit 105 angebunden und darüber auch mit Strom versorgt werden. Bei diesen Verbrauchern kann es sich beispielsweise um Sensoren und/oder Aktoren handeln.

Bei dem Verbraucher 210 handelt es sich beispielhaft um einen Kraftstoffinjektor, der auch während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine in Betrieb sein muss. Bei dem Verbraucher 21 1 handelt es sich beispielhaft um einen Sensor, beispielsweise um einen Temperatursensor, und bei dem Verbraucher 212 handelt es sich beispielhaft um einen Aktor, beispielsweise um einen Aktor zum Einstellen eines Ventiltriebs.

Der Temperatursensor 21 1 wird während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine 212 nicht benötigt. Ebenso kann es sein dass der Aktor für den Ventiltrieb - je nach Situation - beim Startvorgang nicht benötigt wird.

In Figur 2 ist schematisch ein zeitlicher Ablauf bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wie es beispielsweise mittels des in Figur 1 gezeigten Motorsteuergeräts 100 durchgeführt werden kann. Hierzu ist ein Zeitstrahl mit der Zeit t gezeigt.

Zum Zeitpunkt to startet das Motorsteuergerät 100 hoch und der Vorgang des Hochstartens 300 dauert bis zum Zeitpunkt ti. Der Zeitpunkt to kann dabei einem Zeitpunkt entsprechen, zu dem die Zündung eines zugehörigen Kraftfahrzeugs eingeschaltet wird.

Während des Hochstartens 300, d.h. zwischen den Zeitpunkten to und ti werden nun im Motorsteuergerät 100 in einem Register 131 , das vorliegend durch einen Bereich in dem Speicher 130 gebildet wird, diejenigen Verbraucher gekenn- zeichnet, die während der Verwendung der Booster-Vorrichtung bei einem späteren Startvorgang der Brennkraftmaschine abgeschaltet sein sollen. Im vorliegenden Beispiel kann es sich bei diesen Verbrauchern um den Temperatursensor 21 1 sowie den Aktor 212 handeln.

Der Vorgang, bei dem die relevanten Verbraucher in dem Register 131 hinterlegt werden, kann beispielsweise automatisiert zusammen mit dem Hochstarten des Motorsteuergeräts 100 ablaufen. Diejenigen Verbraucher, die in dem Register 131 gekennzeichnet werden sollen, können dabei im Rahmen einer Bedatung bzw. Applikation in dem Motorsteuergerät 100 hinterlegt werden. Denkbar ist dabei auch, dass einzelne Verbraucher in Abhängigkeit von einer Bedingung, beispielsweise einer Außentemperatur, beim Hochstarten in dem Register hinterlegt werden oder nicht.

Alternativ können die relevanten Verbraucher auch in dem Register 132, das direkt in der Booster-Vorrichtung 120 vorgesehen ist, gekennzeichnet werden.

Zum Zeitpunkt t.2 beginnt nun der Startvorgang 310 der Brennkraftmaschine 200, der bis zum Zeitpunkt t.3 andauert. Hierzu wird die Booster-Vorrichtung 120 verwendet, um für Verbraucher, die während des Startvorgangs 310 in Betrieb sein sollen, eine Stromversorgung zur Verfügung zu stellen und damit den für den Startvorgang 310, insbesondere den Anlauf des Starters, benötigten Strom zu kompensieren. Die Booster-Vorrichtung 120 kann hierzu vor deren Verwendung, beispielsweise auch während des Hochstartens 300 des Motorsteuergeräts 100, aufgeladen werden.

Zweckmäßigerweise ist die Spannungsversorgungseinheit intern so konfiguriert, dass während der Verwendung der Booster-Vorrichtung 120, also beginnend mit dem Zeitpunkt t.2, die im Register 131 oder 132 gekennzeichneten Verbraucher nicht mit Energie versorgt werden.

Um die Verwendung der Booster-Vorrichtung 120 einfach und schnell zu erkennen, kann ein Registerbit 140 in dem Speicher 130 oder alternativ ein Registerbit 141 in dem Register 132 oder auch in einem anderen Speicher gesetzt werden, bevor oder sobald die Verwendung der Booster-Vorrichtung 120 beginnt. Anstatt des Registerbits kann beispielsweise auch ein Flag oder ein anderes internes Signal verwendet werden. Weiterhin kann auch ein Pin 150 an der Spannungsversorgungseinheit 105 vorgesehen sein, an den, bevor oder sobald die Verwendung der Booster- Vorrichtung 120 beginnt, von der Spannungsversorgungseinheit ein Spannungssignal, beispielsweise ein High- oder ein Low-Pegel, angelegt wird. Es versteht sich, dass auch nur eine Variante zum Abschalten verwendet werden kann oder dass beide Varianten für einen oder mehrere Verbraucher gleichzeitig verwendet werden.

Das Abschalten der Verbraucher selbst kann dabei - je nach Art des Verbrau- chers - beispielsweise einfach als Unterbrechung der Stromversorgung erfolgen.

In beiden Fällen ist kein Umweg über den Mikrocontroller und eine darauf laufende Software nötig, sodass das Abschalten sehr schnell erfolgen kann. Da damit für den Startvorgang 310 der Brennkraftmaschine alle nicht benötigten Verbraucher abgeschaltet werden können, kann die Booster-Vorrichtung 120 entspre- chend auf die verbleibenden Verbraucher ausgelegt werden.